Hochfrequenzelektrische Raumschutzeinrichtung. Es sind Raumschutzeinrichtungen gegen Einbruch und Diebstahl bekannt, welche als Mittel zur Feststellung von Veränderungen im zu schützenden Raum, wie zum Beispiel das Eindringen unbefugter Personen, hochfre- quente elektrische Wellen oder Schwingungen benützen.
Insbesondere ist bekannt, analog zu den Raumachutzanlagen mit Infrarotstrahlun- gen, einen Ultrakurzwellensender und -emp- fänger mit Richtantennen zu verwenden, wo bei der zu schützende Raum von einer gebün delten ultrahochfrequenten Welle derart durchquert ist, dass beim Betreten des Rau mes die Ausbreitung dieser Welle gestört wird und die Intensitätsschwankung im Empfänger zur Auslösung eines Alarmrelais benützt wird.
Da der Aufwand an Apparaten und der Stromverbrauch einer derartigen Anlage rela tiv hoch sind, ist vorgeschlagen worden, an Stelle einer ultrahochfrequenten Schwingung eine solche relativ niedriger Frequenz zu benützen, so dass die Wellenlänge ein Mehr faches des Antennenabstandes beträgt. Die beiden Antennen wirken in diesem Fall wie Elektroden eines Kondensators, wobei der zu schützende Raum ein Köndensatorfeld bildet.
Änderungen des Kondensatorfeldes im Raum führen zu einer Änderung der Spannung auf der Empfangsantenne, welche über Verstär- kerröhren zur Auslösung von Alarmrelais herangezogen wird.
Es hat sieh bei solchen Anlagen herausgestellt, dass das Eindringen eines Körpers in das gondensatorfeld zwi schen die Antennen sowohl eine Vergrösse- rung wie eine Abschwächung der wirksamen kapazitirven Kopplung zwischen diesen zur Folge haben kann, je nachdem, ob der ein dringende Körper 3 mehr eine dielektrische bzw. eine abschirmende Wirkung im Anten-. nenfeld hervorruft.
Durch die entgegenge setzten Wirkungen ergeben sich in gewissen Fällen ungenügende Spannungsänderungen, so dass die Ansprechempfindlichkeit der Ap paratur sehr hoch sein muss, was neben einer grossen notwendigen Verstärkung verschie dene weitere Nachteile mit sich bringt. Ausser dem besteht die Möglichkeit, die Frequenz der Raumschwingung festzustellen und durch An ordnung eines Senders in der Nähe der An lage diese zu überblenden und dadurch wir= kungslos zu machen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochfrequenzelektrische Raumschutzeinrich- tung, die durch elektronische Mittel gekenn zeichnet ist, welche bei einer Änderung der elektrischen Verhältnisse in dem zwischen Raumleitern .gelegenen, zu schützenden Raum eine Frequenzänderung einer elektromagneti- sehen Schwingung bewirken und eine fre- quenzabhängige Reaktanz und elektronische Mittel aufweist,
welche bei der genannten Frequenzänderung Alarmrelais zum An sprechen bringen. Als elektronisches Mittel dient zweckmässig ein Röhrenoszillator, dessen Frequenz wenigstens kurzzeitig von einer elektrischen Feldänderung in dem zu schützenden Raum beeinflusst wird, bestehend unter anderem aus einem Hochfrequenztrans- formator, welcher ,ausser den Übertragerwick- lungen und einer Rückkopplungswicklung eine Steuerwicklung aufweist,
an welche eine oder mehrere Raiuuschutzleiter angeschlossen werden. Als frequenzabhängige Reaktanz zur Erzeugung einer Spannung zur Auslösung von Alarmrelais wird vorzugsweise ein piezo- elektrischer Kristall verwendet. Dieser kann gleichzeitig zur Stabilisierung der Oszillator- frequenz dienen, welche als Folge von langsa men Änderungen der elektrischen Schalt elemente oder der Betriebsspannungen im Betrieb abwandern könnte.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Schema einer Raumschutzeinriehtung. s1 E3 stellen Elek tronenröhren dar, welche je zwei Trioden systeme aufweisen. Es könnten an Stelle von Trioden natürlich auch- Pel.thoden und an Stelle der doppelten Röhren je zwei einzelne verwendet werden. Die Heizstromkreise sind nicht dargestellt. Mit Trl---Tr3 sind drei Transformatoren und mit arabischen Zahlen deren Wicklungen bezeichnet. RI- R10 stel len Widerstände, 01-C11 Kondensatoren dar.
Mit Q ist lein Schwingquarz, mit GZ1 und Gb9- sind zwei Trockengleichrichter, bei spielsweise Germaniumdioden, bezeichnet. Die beiden Leiter L sind in dem zu schützenden Raume dermassen angeordnet, dass durch einen in den Raum eindringenden Körper eine Kapazitätsänderung zwischen den Leitern be wirkt wird. A1 und A2 bezeichnen zwei Re lais, durch welche bei einer Kapazitäts änderung zwischen den Leitern L Alarm aus gelöst wird.
Die Spannungsquellen sind sche matisch als zwei Batterien angedeutet, deren eine die gegen Masse positive Anodenspan nung, deren andere die gegen Masse negative Gittervorspannung liefert.
Die Anordnung arbeitet folgendermassen: Ein Schwingkreis, bestehend aus der Wick lung 3 des Transformators Trl und dem Kondensator C5, wird durch die- Rückkopp lungswicklung 1 und die Erregungswicklung 2 desselben Transformators mit Hilfe des rechten Elektrodensystems der Röhre El ziun Schwingen gebracht. Die über die Wicklung 4 angekoppelte, durch die Leiter L gebildete Kapazität, entsprechend dem Verhältnis der Windungszahlen transformiert, addiert sich zur Kapazität C5 und übt deshalb einen frequenzbestimmenden Einfluss auf den Schwingkreis aus.
Die Spannung, welche an Wicklung 3 und Kondensator C5 entsteht, wird einem Spannungsteiler zugeführt, der aus dem Quarz und dem zur Einstellung des richtigen Arbeitspunktes regulierbaren W ider- stand R4 besteht.
Der Quarz stellt Bekannterweise eine ausserordentlich stark frequenzabhängige Im pedanz dar, indem er sehr nahe beieinander eine Serie- und eine Parallelresonanzstelle aufweist.. Für dazwischenliegende Frequen zen steigt die Impedanz mit zunehmender Frequenz sehr stark, so dass die Zusammen schaltung mit dem frequenzunabhängigen Widerstand R4 )Sei steigender Frequenz des Oszillators am Gitter G1 der Röhre E2 eine steigende und am Gitter G2 eine fallende Wechselspannung ergibt; da die Summe der beiden Spannungen gleich der Spannung über C5 und daher konstant ist.
In der Röhre E2 werden die beiden Signale verstärkt. Die Gittervorspannung wird in be kannter Weise durch einen Kathodenwider stand R5 und einen dazu parallel geschalteten Entkopplungskondensator C6 erzeugt. Die durch die Röhre verstärkten Signale werden den beiden durch die Kondensatoren C8 und C10 auf die Sollfrequenz der Einrichtung ab gestimmten Transformatoren Tr2 und Tr3 <I>zu-</I> geführt.
Die Spannung an der Wicklung 2 des Transformators Tr2 wird über den Gleich richter GLl dem Widerstand R7 zugeführt. Durch die Überbrückung dieses Widerstandes mit dem Kondensator C9 entsteht an R7 eine Gleichspannung, welche der am Quarz liegen den Wechselspannung proportional ist. Für den Transformator Tr3, den Widerstand R8, Gleichrichter G12 und die Kondensatoren C10 und C11 gelten ähnliche Verhältnisse. Die Gleichspannung am Widerstand R8 ist pro portional der Wechselspannung über dem Widerstand R4.
Die Widerstände R7 und R8 sind in Serie geschaltet. Das eine Ende dieser Serieschaltung ist mit einer festen Gittervor- spannung verbunden, das andere Ende führt auf die beiden Gitter der Röhre E3 und auf den Widerstand R6. Die Anordnung der Oleichrichter Gll und G12 ist so getroffen, dass die Differenz der Spannungen an den Widerständen R7 und R8 an den Gittern der Röhre E3 wirksam wird. Über die Wider stände R6 und R2 gelangt die erwähnte Span nung nach dem Gitter G1 der Röhre El. Zwischen den Widerständen R6 und R2 ist ein Kondensator gegen Masse angeschlossen.
Die Zeitkonstante der Elemente R6 und C7 ist relativ gross und beträgt mindestens einige Sekunden. Änderungen der Spannung an den Cittern der Röhre E3 wirken sich deshalb nur mit starker Verzögerung auf das Gitter G1 der Röhre E1 aus. Durch die Regulierbarkeit des Widerstandes R6 kann diese Zeitkonstante verändert werden.
Es ist bekannt, dass eine Röhre zwischen Anode und Kathode als Kapazität wirkt, wenn Gitter und Anode durch einen Kondensator miteinander verbunden sind. Die Grösse dieser Kapazität ist von der Gittervorspannung der Röhre abhängig. Das linke Elektrodensystem der Röhre E1 ist nun in dieser Weise geschal tet. Die Anode wird über den Widerstand R1 gespeist.
Die Kapazität des Systems liegt par allel zur Wicklung 2 des Transformators Tr1, indem Anode und Kathode über die relativ grossen Kapazitäten C2 resp. C3 und C4 mit den Enden der Wicklung 2 des Transforma tors Trl wechselstrommässig verbunden sind. Durch Änderung der Spannung am Gitter G1 der Röhre E1 kann deshalb infolge Ver änderung der Kapazität ihres Elektroden- systems die Frequenz des Oszillätors beein- flusst werden.
Mit Hilfe der soeben beschriebenen Schal tungsteile wird die Frequenz des Oszillators auf diejenige Frequenz stabilisiert, bei wel cher der Quarz eine mittlere Impedanz auf weist. Die Einstellung der Anordnung. kann durch Verändern der Kapazität C5 dermassen erfolgen, dass sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, bei welchem die Spannung am Wider- stand R7 etwas grösser ist als diejenige an R8, wodurch die an R8 zugeführte feste Gitter vorspannung kompensiert wird. Die beiden Gitter der Röhre E3 und das Gitter G1 der Röhre E1 liegen daher ungefähr auf Masse potential.
Die Vorspannung des letztgenann ten Gitters wird (zusammen mit Gitter G2) durch den Kathodenwiderstand R3 und, den dazu parallelen Entkopplungskondensator C3 in bekannter Weise erzeugt. An der Röhre E3 erhält die Kathode K2 durch den Spannungs teiler aus den Widerständen R9 und R10 eine gegenüber Masse positive Spannung, die Kathode g1 liegt dagegen an Masse.
Aus diesem Grunde hat nur das Gitter G2 gegen über der Kathode eine Vorspannung. Um an G1 das Fliessen von Gitterstrom zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Anordnung so einzu- stellen, dass das Potential der Gitter ganz wenig unterhalb Massepotential ist; für die prinzipielle Betrachtung wird diese kleine Vorspannung jedoch der Einfachheit halber vernachlässigt.
Die Stabilisierung des Oszilla- tors kommt zustande, indem jede Abweichung von der durch den Quarz bestimmten Sollfre- quenz die Gitterspannung an G1 der Röhre E1 so beeinflusst, dass die Frequenz im ent gegengesetzten Sinne verändert wird. Lang same Veränderungen der Werte der Schalt elemente oder der Kapazität zwischen den Leitern L beeinflussen deshalb die Frequenz des Oszillätors praktisch nicht.
Im Ruhezustand der Einrichtung kann Relais Al anziehen, Relais A2 infolge der grösseren Gittervorspannung nicht. Wird nun durch einen zwischen die Leiter L eingedrungenen Körper die Kapazität zwi schen diesen beiden Leitern plötzlich ver ändert, so ändert sich dementsprechend auch die Frequenz des Oszillators. Infolge der grossen Zeitkonstanten der Frequenzstabilisie- rung wird die Frequenzveränderung nicht so fort ausreguliert. Bei Erhöhung der Frequenz steigt die Spannung am Quarz und damit jene am Transformator Tr2. Am Widerstand <RTI
ID="0003.0069"> -R4 und Transformator Tr3 ist das Gegenteil der Fall. Die Gitter G1 und' G2 der Röhre E3 werden gegenüber ihrem Ruhezustand positiv. Relais A2 kann aus diesem Grunde anziehen, so dass nun beide Relais angezogen sind. Wird dagegen durch die Wirkung des eindringen den Körpers die Frequenz niedriger, so steigt die Spannung an R4 und sinkt am Quarz. Die Spannungen an den Gittern G1 und G2 der Röhre E3 werden nun gegenüber dem Ruhe zustand negativ, wodurch Relais Al abfällt.
Die Schaltung der nicht gezeichneten Kon takte der Relais Al und A2 ist nun so getrof fen, dass Alarm ausgelöst wird, wenn ent weder beide Relais erregt oder beide aberregt sind. Bei Ausfall der Oszillatorspannung nehmen die Gitter der Röhre E3 das Potential der an Widerstand RS zugeführten festen Gittervorspannung an, wodurch Gl. gegenüber der Kathode so weit negativ wird, dass Relais Al abfällt, wodurch ebenfalls Alarm ausgelöst wird. Dasselbe tritt ein, wenn die ganze An lage aus irgendeinem Grunde ausfällt.
Die ganze Anordnung ist sehr empfindlich. Als Massstab für die Empfindlichkeit diene der Hinweis, dass die Serie- und Parallelreso- r_anzstellen des Quarzes einen relativen Fre- quenzabstand von nur etwa 1/20/0o besitzen, wobei sich in diesem Intervall die Impedanz zwischen einem sehr kleinen Wert und etwa 500 k S2 ändert.